本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
除了碳、氧、氮、镁和硫等主要元素外，有机生物还需要微量的其他某些元素，包括一些金属。人体所需的金属最有用的地方在于它们的外层电子轨道非常接近，这使得它们很容易在这里和那里接受和失去一些电子。通过保持和释放电子，它们可以参与氧化还原反应，氧化还原反应用于为细胞产生能量。
铜可以在两种不同的离子形式之间循环：Cu+ 和 Cu2+。它最重要的用途是作为电子载体，用于创建富含能量的分子 ATP 的过程。虽然少量铜对细胞至关重要，但大量铜可能会变得有毒。我们所说的“大量”是指每个细胞超过一个原子，因此任何建议食用或接近大量铜对您的健康有益的人都可能是错误的。
大量的铜对几乎所有活细胞都有毒性，人类免疫系统可以利用这一点来对抗入侵的细菌。当巨噬细胞（包围和分解入侵细菌的白细胞）被激活并吞噬细菌时，它们开始在细胞内积聚铜离子，特别是在刚刚吞噬细菌的细胞部分。作为回应，许多细菌对铜离子的抵抗力增强，而那些失去这种抵抗力的细菌更容易被巨噬细胞分解。虽然大量的铜确实对您的细胞有害，但铜含量不足会损害免疫系统，使人们更容易遭受细菌感染。
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由于细菌细胞比人类细胞小得多且更紧凑，它们倾向于将所有含铜酶都非常靠近细胞膜，以防止它们在细胞内引起不需要的氧化还原反应。当暴露于升高的铜水平时，细菌可以启动一组基因，这些基因产生能够将铜移出细胞的蛋白质。这些是铜抗性基因。由于大量的病原菌含有这些铜抗性基因，并且细菌中含铜酶非常少，因此很可能是铜过量而不是铜缺乏是人体内细菌的问题。
使用铜作为对抗细菌的策略可能具有重要的临床意义。虽然使用铜作为治疗策略可能对宿主有潜在危险，但靶向细菌的铜抗性可能有助于巨噬细胞和免疫系统细胞自然清除细菌。开发一种通过降低细菌的铜抗性来削弱细菌的方法也可以与抗生素疗法一起使用，以提高抗生素的有效性。
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参考文献：Festa RA, Thiele DJ (2012) 宿主-病原体战斗前线的铜。PLoS 病原体 8(9): e1002887. doi:10.1371/journal.ppat.1002887